src/surf/plugins/host_dvfs.cpp

   1 /* Copyright (c) 2010, 2012-2018. The SimGrid Team. All rights reserved.    */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include "simgrid/plugins/dvfs.h"
   7 #include "simgrid/plugins/load.h"
   8 #include "simgrid/simix.hpp"
   9 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
  10 #include "src/surf/cpu_interface.hpp"
  11
  12 #include <boost/algorithm/string.hpp>
  13 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  14 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  15 #include <simgrid/msg.h>
  16 #include <simgrid/s4u/Engine.hpp>
  17 #include <string>
  18 #include <utility>
  19 #include <vector>
  20 #include <xbt/config.hpp>
  21
  22 /** @addtogroup SURF_plugin_load
  23
  24   This plugin makes it very simple for users to obtain the current load for each host.
  25
  26 */
  27
  28 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_plugin_dvfs, surf, "Logging specific to the SURF HostDvfs plugin");
  29
  30 namespace simgrid {
  31 namespace plugin {
  32
  33 namespace dvfs {
  34 class Governor {
  35
  36 protected:
  37   simgrid::s4u::Host* host;
  38
  39 public:
  40   double sampling_rate;
  41
  42   explicit Governor(simgrid::s4u::Host* ptr) : host(ptr) { init(); }
  43
  44   void init()
  45   {
  46     const char* local_sampling_rate_config = host->getProperty("plugin/dvfs/sampling_rate");
  47     double global_sampling_rate_config     = xbt_cfg_get_double("plugin/dvfs/sampling_rate");
  48     if (local_sampling_rate_config != nullptr) {
  49       sampling_rate = std::stod(local_sampling_rate_config);
  50     } else {
  51       sampling_rate = global_sampling_rate_config;
  52     }
  53   }
  54
  55   virtual void update() {}
  56   double samplingRate() { return sampling_rate; }
  57 };
  58
  59 class Performance : public Governor {
  60 public:
  61   explicit Performance(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
  62
  63   void update() { host->setPstate(0); }
  64 };
  65
  66 class Powersave : public Governor {
  67 public:
  68   explicit Powersave(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
  69
  70   void update() { host->setPstate(host->getPstatesCount() - 1); }
  71 };
  72
  73 class OnDemand : public Governor {
  74   double freq_up_threshold = 0.95;
  75
  76 public:
  77   explicit OnDemand(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
  78
  79   void update()
  80   {
  81     double load = sg_host_get_current_load(host);
  82
  83     if (load > freq_up_threshold) {
  84       host->setPstate(0); /* Run at max. performance! */
  85       XBT_INFO("Changed to pstate %f", 0.0);
  86     } else {
  87       /* The actual implementation uses a formula here: (See Kernel file cpufreq_ondemand.c:158)
  88        *
  89        *    freq_next = min_f + load * (max_f - min_f) / 100;
  90        *
  91        * So they assume that frequency increases by 100 MHz. We will just use
  92        * lowest_pstate - load*pstatesCount();
  93        */
  94       int max_pstate = host->getPstatesCount() - 1;
  95
  96       host->setPstate(max_pstate - load * max_pstate);
  97       XBT_INFO("Changed to pstate %f -- check: %i", max_pstate - load * max_pstate, host->getPstate());
  98     }
  99   }
 100 };
 101
 102 class Conservative : public Governor {
 103   double freq_up_threshold   = .8;
 104   double freq_down_threshold = .2;
 105
 106 public:
 107   explicit Conservative(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
 108
 109   void update()
 110   {
 111     double load = sg_host_get_current_load(host);
 112     int pstate  = host->getPstate();
 113
 114     if (load > freq_up_threshold) {
 115       if (pstate != 0) {
 116         host->setPstate(pstate - 1);
 117         XBT_INFO("Increasing performance to pstate %d", pstate - 1);
 118       }
 119       else {
 120         XBT_DEBUG("Cannot speed up even more, already in slowest pstate %d", pstate);
 121       }
 122     }
 123
 124     if (load < freq_down_threshold) {
 125       int max_pstate = host->getPstatesCount() - 1;
 126       if (pstate != max_pstate) { // Are we in the slowest pstate already?
 127         host->setPstate(pstate + 1);
 128         XBT_INFO("Slowing down to pstate %d", pstate + 1);
 129       }
 130       else {
 131         XBT_DEBUG("Cannot slow down even more, already in slowest pstate %d", pstate);
 132       }
 133     }
 134   }
 135 };
 136 }
 137
 138 class HostDvfs {
 139 public:
 140   static simgrid::xbt::Extension<simgrid::s4u::Host, HostDvfs> EXTENSION_ID;
 141
 142   explicit HostDvfs(simgrid::s4u::Host*);
 143   ~HostDvfs();
 144 };
 145
 146 simgrid::xbt::Extension<simgrid::s4u::Host, HostDvfs> HostDvfs::EXTENSION_ID;
 147
 148 HostDvfs::HostDvfs(simgrid::s4u::Host* ptr) {}
 149
 150 HostDvfs::~HostDvfs() = default;
 151 }
 152 }
 153
 154 using simgrid::plugin::HostDvfs;
 155
 156 /* **************************** events  callback *************************** */
 157 static void on_host_added(simgrid::s4u::Host& host)
 158 {
 159   if (dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(&host)) // Ignore virtual machines
 160     return;
 161
 162   std::string name              = std::string("dvfs-daemon-") + host.getCname();
 163   simgrid::s4u::ActorPtr daemon = simgrid::s4u::Actor::createActor(name.c_str(), &host, []() {
 164     /**
 165      * This lambda function is the function the actor (daemon) will execute
 166      * all the time - in the case of the dvfs plugin, this controls when to
 167      * lower/raise the frequency.
 168      */
 169     simgrid::s4u::ActorPtr daemonProc = simgrid::s4u::Actor::self();
 170
 171     XBT_DEBUG("DVFS process on %s is a daemon: %d", daemonProc->getHost()->getName().c_str(), daemonProc->isDaemon());
 172
 173     std::string dvfs_governor;
 174     const char* host_conf = daemonProc->getHost()->getProperty("plugin/dvfs/governor");
 175     if (host_conf != nullptr) {
 176       dvfs_governor = std::string(daemonProc->getHost()->getProperty("plugin/dvfs/governor"));
 177       boost::algorithm::to_lower(dvfs_governor);
 178     } else {
 179       dvfs_governor = xbt_cfg_get_string("plugin/dvfs/governor");
 180       boost::algorithm::to_lower(dvfs_governor);
 181     }
 182
 183     simgrid::plugin::dvfs::Governor governor(daemonProc->getHost());
 184     if (dvfs_governor == "conservative") {
 185       governor = simgrid::plugin::dvfs::Conservative(daemonProc->getHost());
 186     }
 187
 188     while (1) {
 189       // Sleep *before* updating; important for startup (i.e., t = 0).
 190       // In the beginning, we want to go with the pstates specified in the platform file
 191       // (so we sleep first)
 192       simgrid::s4u::this_actor::sleep_for(governor.samplingRate());
 193       governor.update();
 194       XBT_INFO("Governor just updated!");
 195     }
 196
 197     XBT_WARN("I should have never reached this point: daemons should be killed when all regular processes are done");
 198     return 0;
 199   });
 200
 201   // This call must be placed in this function. Otherweise, the daemonize() call comes too late and
 202   // SMPI will take this process as an MPI process!
 203   daemon->daemonize();
 204 }
 205
 206 /* **************************** Public interface *************************** */
 207 SG_BEGIN_DECL()
 208
 209 /** \ingroup SURF_plugin_load
 210  * \brief Initializes the HostDvfs plugin
 211  * \details The HostDvfs plugin provides an API to get the current load of each host.
 212  */
 213 void sg_host_dvfs_plugin_init()
 214 {
 215   if (HostDvfs::EXTENSION_ID.valid())
 216     return;
 217
 218   HostDvfs::EXTENSION_ID = simgrid::s4u::Host::extension_create<HostDvfs>();
 219
 220   sg_host_load_plugin_init();
 221
 222   simgrid::s4u::Host::onCreation.connect(&on_host_added);
 223   xbt_cfg_register_double("plugin/dvfs/sampling_rate", 0.1, nullptr,
 224                           "How often should the dvfs plugin check whether the frequency needs to be changed?");
 225   xbt_cfg_register_string("plugin/dvfs/governor", "performance", nullptr,
 226                           "Which Governor should be used that adapts the CPU frequency?");
 227 }
 228
 229 SG_END_DECL()